Fotoelektrische Messvorrichtung

Abstract

 Eine insbesondere als Densitometer oder Farbmessgerät ausgebildete Vorrichtung zum fotoelektrischen Ausmessen eines Messobjekts umfasst eine Lichtquelle (1,2) zur Beaufschlagung des Messobjekts (6) mit Messlicht, einen zwischen der Lichtquelle (1,2) und dem Messobjekt (6) angeordneten Polarisationsfilter (8), einen fotoelektrischen Sensor (4), einen zwischen dem Messobjekt (6) und dem Sensor (4) befindlichen zweiten Polarisationsfilter (9), ein Messobjektiv (3), welches das von einem Messfleck des Messobjekts (6) ausgehende Messlicht über den zweiten Polarisationsfilter (9) auf den Sensor (4) leitet, und eine mit dem Sensor (4) zusammenarbeitenden Steuerelektronik (5) zur Verarbeitung der von diesem erzeugten elektrischen Signale. Wenigstens einer der beiden Polarisationsfilter (8,9) ist elektronisch steuerbar ausgebildet ist, wobei seine Polarisationsebene durch die Steuerelektronik (5) um 90° relativ zur derjenigen des anderen der beiden Polarisationsfilter verdrehbar ist. Der bzw. die Polarisationsfilter sind dabei in Flüssigkristalltechnologie ausgeführt und können vorzugsweise aus mehreren Schichten bestehen, um nicht in der Polarisationsebene liegende Lichtanteile zuverlässig zu unterdrücken.
Durch die elektronisch steuerbare Ausbildung der Polarisationsfilter kann die Drehung der Polarisationsebene und damit die Aktivierung bzw. De-Aktivierung der Glanzunterdrückung durch Anlegen geeigneter elektrischer Signale auf rein elektronischem Wege sehr einfach und schnell erfolgen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur fotoelektrischen Ausmessung eines Messobjekts gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Densitometer oder ein Farbmessgerät.

[0002] Densitometrische Meßgeräte und -systeme sind häufig mit Polarisationsfiltern ausgestattet. Bei Messungen mit Polarisationsfilter ergibt sich ein geringerer Farbdichterückgang während der Trocknung der Druckfarbe und ein erweiterter Bereich, über welchen die Farbdichte mit der Schichtdicke der Druckfarbe linear zusammenhängt. Wenn das Messergebnis zur Maschinensteuerung im Druck dient, hat der Drucker ein grosses Interesse möglichst lange, bevor die Farbe getrocknet ist, schon Messwerte zu erhalten, um Ausschuss einzuschränken. Dazu ist eine Polarisationseinrichtung notwendig.

[0003] Nasse Druckfarben haben eine glänzende Oberfläche, beim Trocknen passt sich die Druckfarbe der Oberflächenstruktur des Papiers an und wird abhängig von der Papierqualität mehr oder weniger matt. Daraus ergeben sich unterschiedliche Messergebnisse vor und nach dem Trocknen. Sinn der Polarisationsfilter ist es, die Oberflächenspiegelung des nassen Drucks zu unterdrücken. Dazu werden zwei Polarisationsfilter verwendet. Der erste Polarisationsfilter liegt im Strahlengang der Lichtquelle und lässt so nur eine Schwingungsebene durch. Diese ausgerichteten Lichtstrahlen werden von der Farboberfläche teilweise spiegelnd reflektiert, ohne dass sich die Schwingungsebene ändert. Ein zweiter Polarisationsfilter liegt im Strahlengang des Sensors und ist bezüglich des ersten Filters um 90° gedreht, sodass die auf einer glatten Oberfläche reflektierten polarisierten Lichtstrahlen diesen zweiten Polarisationsfilter nicht passieren können oder zumindest nur teilweise von diesem zweiten Polarisationsfilter durchgelassen werden. Somit wird der vom Oberflächenglanz herrührende Lichtanteil stark oder ideal ganz unterdrückt, und der Sensor misst im wesentlichen nur den unpolarisierten Lichtanteil.

[0004] Bei farbmetrischen Meßsystemen bezieht sich der Messwert auf das menschliche Auge. Da Messungen mit Polarisationsfiltern nicht mit dem Eindruck des Beobachters korrelieren, schreiben die Normen Farbmessungen ohne Polarisationsfilter vor.

[0005] Viele moderne Messgeräte bieten beide Messmöglichkeiten, nämlich Dichtemessungen und farbmetrische Messungen, z.B. gemäss CIEL*a*b* oder CIEL*u*v*. Bei solchen Messgeräten sind mechanische Lösungen vorgesehen, mit denen die Polarisationsfilterwirkung ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.

[0006] Bei einem bekannten Messgerät ist einer der beiden Polarisationsfilter körperlich verdrehbar angeordnet, so dass seine Palarisationsebene wahlweise senkrecht oder parallel zu derjenigen des anderen Polarisationsfilters eingestellt werden kann. Bei Parallel-Stellung kann der Lichtanteil des Oberflächenglanzes den Sensor erreichen und das Messergebnis entspricht dem eines Messgerätes ohne Polarisationsfilter. Bei senkrechter Stellung der beiden Polarisationsebenen wird dagegen der Glanzanteil wie beschrieben ausgefiltert. Lösungen mit körperlich drehbaren Polarisationsfiltern sind jedoch insbesondere aus verschiedenen Gründen unvorteilhaft, wenn das Meßgerät oder -system in eine Druckmaschine integriert ist. Aber auch bei Messtischen oder Handgeräten muss einiger Aufwand getrieben werden, damit die Umschaltung nicht vergessen werden kann.

[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik soll durch die vorliegende Erfindung eine Messvorrichtung der gattungsgemässen Art dahingehend verbessert werden, dass die Ausfilterung des Glanzlichtanteils rein elektronisch, d.h. ohne mechanische Bewegung von Polarisationsfiltern oder anderen Komponenten der Messvorrichtung aktiviert bzw. deaktiviert werden kann.

[0008] Die Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben ergibt sich durch die erfindungsgemässe Messvorrichtung gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Besonders zweckmässige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0009] Gemäss dem grundlegenden Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ist also wenigstens einer der beiden Polarisationsfilter elektronisch steuerbar ausgebildet und wird von der Steuerelektronik mit passenden Steuerspannungen beaufschlagt. Dadurch kann die Drehung der Polarisationsebene und damit die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Glanzunterdrückung durch Anlegen geeigneter elektrischer Signale auf rein elektronischem Wege sehr einfach und schnell erfolgen.

[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Prinzipschema eines typischen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Messvorrichtung und

Fig. 2

einen schematischen Schnitt durch einen Polarisationsfilter der Messvorrichtung der Figur 1.

[0011] Die in Fig. 1 als Ganze mit M bezeichnete Messvorrichtung ist als Remissionsmessgerät ausgebildet und umfasst in an sich bekannter Weise eine aus (im Beispiel zwei) Lampen 1 und 2 bestehende Lichtquelle, ein Messobjektiv 3, einen fotoelektrischen Sensor 4 und eine Steuerelektronik 5. Ferner ist zwischen den Lampen 1 und 2 und dem auszumessenden Messobjekt 6 ein erster Polarisationsfilter 8 und zwischen dem Messobjekt 6 und dem Messojektiv 3 ein zweiter Polarisationsfilter 9 vorgesehen. Wie bei Messgeräten dieser Art üblich, beleuchten die Lampen 1 und 2 über den ersten Polarisationsfilter 8 ein Messfeld 7 eines auszumessenden Messobjekts 6 unter 45°, und das Messobjektiv 3 fängt das vom Messobjekt remittierte und vom zweiten Poalrisationsfilter 9 durchgelassene Messlicht unter 0° auf und beaufschlagt damit den Sensor 4. Die Steuerelektronik 5 wandelt die vom Sensor 4 erzeugten, der Intensität des empfangenen Lichts entsprechenden analogen elektrischen Signale in entsprechende digitale Messwerte um und berechnet daraus dann die gewünschten Messgrössen oder stellt die digitalen Messwerte einem externen Rechner zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

[0012] Soweit entspricht die erfindungsgemässe Messvorrichtung herkömmlichen Messvorrichtungen dieser Art, so dass der Fachmann diesbezüglich keiner näheren Erläuterung bedarf.

[0013] Der erfindungswesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht in der Ausbildung des bzw. der Polarisationsfilter 8 und/oder 9. Mindestens einer der beiden Polarisationsfilter 8 und 9, im gezeigten Beispiel der zweite Polarisationsfilter 9, ist gemäss der Erfindung als elektronisch steuerbarer Polarisationsfilter ausgebildet. Er ist dazu durch eine oder mehrere polarisierende Flüssigkristallschichten realisiert, deren Polarisationsebene unter dem Einfluss eines elektrischen Felds um 90° gedreht werden kann. Geeignete Flüssigkristalle und Technologien sind z.B. solche, wie sie in den bekannten Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Diplay, LCD) verwendet werden. Besonders geeignet sind sog. Twisted Nematic Flüssigkristalle, weil sie die Polarisationsebene bei Anliegen einer elektrischen Spannung um genau 90° drehen.

[0014] Die Steuerelektronik 5 stellt die für die Ansteuerung des zweiten Polarisationsfilters 9 erforderliche Steuerspannung zur Verfügung. Auf diese Weise kann die Drehung der Polarisationsebene und damit die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Glanzunterdrückung durch Anlegen geeigneter elektrischer Signale auf rein elektronischem Wege sehr einfach und schnell erfolgen. Die Umschaltung kann dabei manuell über Bedienungsknöpfe 51 oder programmgesteuert ausgelöst werden.

[0015] Ein wesentliches Kriterium der Qualität der Polarisation ist, wie stark der (polarisierte) Lichtanteil, der nicht in der Polarisationsebene des zweiten Polarisationsfilters 9 liegt, unterdrückt wird. Um die Qualität des Flüssigkristall-Polarisationsfilters 9 diesbezüglich zu erhöhen, kann der Polarisationsfilter 9 dazu zwei oder mehrere hintereinandergeschaltete Flüssigkristallschichten aufweisen, wie dies anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2 verdeutlicht ist.

[0016] Der zweite Polarisationsfilter 9 umfasst hier zwei Flüssigkristallschichten 91 und 92, die zwischen drei transparenten Elektroden 93-95 eingeschlossen sind. Die drei Elektroden sind an dei Steuerelektronik 5 angeschlossen und werden von dieser in an sich bekannter Weise mit passenden Schaltspannungen beaufschlagt.

[0017] Durch Ergänzung um farbselektive und/oder spektral auflösende optische Komponenten kann die gezeigte Messvorrichtung in an sich bekannter Weise als Densitometer oder Farbmessgerät ausgebildet werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum fotoelektrischen Ausmessen eines Messobjekts, mit einer Lichtquelle (1,2) zur Beaufschlagung des Messobjekts (6) mit Messlicht, mit einem zwischen der Lichtquelle (1,2) und dem Messobjekt (6) angeordneten Polarisationsfilter (8), einem fotoelektrischen Sensor (4), einem zwischen dem Messobjekt (6) und dem Sensor (4) befindlichen zweiten Polarisationsfilter (9), einem Messobjektiv (3), welches das von einem Messfleck des Messobjekts (6) ausgehende Messlicht über den zweiten Polarisationsfilter (9) auf den Sensor (4) leitet, und mit Mitteln, um die Polarisationsebene eines der beiden Polarisationsfilter relativ zur derjenigen des anderen der beiden Polarisationsfilter im wesentlichen um 90° zu verdrehen, sowie mit einer mit dem Sensor (4) zusammenarbeitenden Steuerelektronik (5) zur Verarbeitung der von diesem erzeugten elektrischen Signale, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Polarisationsfilter (8,9) elektronisch steuerbar ausgebildet ist, wobei seine Polarisationsebene durch die Steuerelektronik (5) verdrehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Polarisationsfilter (8,9) als polarisierendes Medium mindestens eine Flüssigkristallschicht (91,92) aufweist, deren Polarisationsebene unter dem Einfluss eines elektrischen Feldsum um vorzugsweise 90° gedreht werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flüssigkristallschicht aus sog. verdrehten nematischen Flüssigkristallen ("Twisted Nematic Liquid Crystals") besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur der zwischen dem Messobjekt (6) und dem Sensor (4) befindliche zweite Polarisationsfilter (9) elektronisch steuerbar ausgebildet ist.

Zeichnung